CHUYÊN ĐỀ CÁC HỆ CHỊU LỰC CƠ BẢN NHÀ CAO TẦNG

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ:
CÁC HỆ CHỊU LỰC CƠ BẢN NHÀ CAO TẦNG
Nhóm Sinh viên thực hiện:
1. Tô Nhật Bình Lớp TCPY06B2
2. Lê Xuân Cảm
3. Trương Minh Châu
4. Trần Minh Chí
5. Hà Đức Chương
6. Phan Văn Dũng
7. Vũ Hà Ngọc Duy
8. Lê Thành Đạt
9. Trần Ngọc Đặng
10.Nguyễn Yên Định
Chương mở đầu:MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ NHÀ CAO TẦNG
Trong lịch sử ngành xây dựng trên thế giới, cuối thế kỷ thứ 19, nhà cao tầng xuất
hiện và là sản phẩm của sự phát triển công nghiệp hoá và đô thị hoá thời cận đại. Khi đó,
công nghiệp và thương nghiệp ở đô thị các nước phát triển bùng phát nhanh chóng, dân
số trong đô thị tập trung với mức độ cao, đất đai xây dựng ngày một khan hiếm đã thôi
thúc khát vọng vươn lên bầu trời cao của con người. Chiều cao của các ngôi nhà vì thế đã
không ngừng gia tăng. Mặt khác, công cụ giao thông theo hướng thẳng đứng cũng như
công nghiệp sản xuất sắt thép, xi măng phát triển đột biến đã tạo tiền đề vật chất cho quá
trình đó.
I. Điểm qua sự ra đời và phát triển của nhà cao tầng
Theo tư liệu nước ngoài, người ta đã ghi nhận ngôi nhà đầu tiên sử dụng thang
máy làm phương tiện giao thông lên xuống là một khách sạn được xây dựng từ năm 1851
trên địa lộ số 5 thành phố New York. Mốc khởi điểm ra đời của nhà cao tầng được đánh
dấu là vào năm 1883 - 1885, khi nhà cao tầng Home Insurance Building 11 tầng, cao 55
m được xây dựng ở Chicago sử dụng khung thép là chủ yếu, một bộ phận nhà dùng tường
ngoài tự chịu lực bằng gạch đá và dầm thép. Năm 1891 - 1895 ở Chicago, người ta đã
khánh thành Masonis Temple 20 trầng cao 92m. Đây là một ngôi nhà cao tầng đầu tiên
toàn bộ dùng kết cấu khung thép tạo thành. Năm 1903, ở Cincinnati đã xây dựng nhà cao

tầng Ingall 16 tầng. Đây là một ngôi nhà cao tầng đầu tiên làm bằng hệ khung bê tông cốt
thép.
Do nghiên cứu đặt thêm các thanh chéo, độ cứng và cường độ của nhà được tăng
cường nên chiều cao của ngôi nhà có thể nâng thêm rõ rệt. Năm 1905 - 1909 tại New
York hoàn thành ngôi nhà cao 50 tầng, chiều cao 213 tầng. Đó là ngôi nhà Metropolitan
Life Building. Năm 1913 tại New York còn mọc lên ngôi nhà Woolworthy Building 57
tầng cao 242m, trong nhà có 26 bộ thang máy, diện tích chứa được trên một vạn nhân
viên làm việc. Năm 1931, cũng ở New York, ngôi nhà Empire State Building được xây
dựng với 102 tầng, cao 381m, có 6 bộ thang máy.
Sau đó 40 năm, ngôi nhà này vẫn là ngôi nhà cao nhất thế giới. Mãi đến năm
1972 - 1974 ở New York và Chicago lần lượt xây dựng World Trade Center (gồm cao ốc
phía Nam và phía Bắc) với Sears Tower đều cao 110 tầng, chiều cao lần lượt bằng 417m,
415m và 443m cho tới gần đây vẫn là 3 ngôi nhà cao tầng cao nhất thế giới (tiếc rằng
World Trade Center đã bị trùm khủng bố Billaden tổ chức đánh bom phá sập và nay đang
được tái thiết).
Căn cứ vào tư liệu của Hội nghị Quốc tế về nhà cao tầng lần thứ 4 họp ở Hồng
Kông năm 1990, có 100 ngôi nhà cao nhất thế giới đã được thống kê: chiều cao từ 218 -
243m với số tầng từ 32 - 110 tầng; trong đó gồm: 85 văn phòng làm việc, 12 nhà đa năng,
3 khách sạn, 78 ngôi nhà phân bố tại Hoa Kỳ, đặc biệt tập trung tại các đô thị lớn như
New York, Chicago, Seattle, Los Angeles và Dallas. Số còn lại xuất hiện tại Canada,
Nhật, Singapore, Austraylia, Venezuela, Anh, Pháp, Đức, Ba Lan, Nam Phí, Malayxia,
Triều Tiên, Hông Kông
Ở Bắc Mỹ, ngoài Hoa Kỳ ra phải kể đến Canada. Nổi bật là các nhà cao tầng văn
phongdf làm việc và thương mại như Toronto Dominion Bank Tower 56 tầng, cao 224m,
xây năm 1967; nhà Commerce Cuort West xây năm 1974, 57 tầng, cao 239m; nhà First
Canadian Bank xây năm 1975, 72 tầng, cao 285m; nhà Canada Trust Tower xây năm
1989, 55 tầng cao 229m.
Tại Châu Mỹ La tinh, nhà siêu cao (trên 100m) tập trung ở Venezuela, Colombia,
Brasil, Cuba, Mexico. Nổi bật là ngôi nhà Parque Central Torres de Officinass 62 tầng,
cao 260m, xây năm 1978 vadf ngôi nhà Office Towers 60 tầng, cao 237m, xây dựng năm

1985 ở Carakas; ngôi nhà Petronas Mexicanos 52 tầng, cao 214m, xây năm 1984 ở
Mexico.
Sau Đại chiến thế giới lần thứ 2, hai nhà cao tầng phát triển mạnh ở châu Âu. Tại
Paris, khu vực Defense năm 1965 mọc lên nhiều nhà làm việc cao từ 30 -50tầng và hàng
chục ngôi nhà cao tầng. Năm 1973, cũng tại đây, có ngôi nhà Maine Montparnass 64
tầng, cao 229m. Tại Pháp, theo con số thống kê, nhà 9 tầng trở lên chiếm tỷ trọng 21%.
Ở London, có nhà cao tầng Canery Wharf Tower 50 tầng, cao 245m. Ở Frankffurt
(Đức) có nhà cao tầng Messeturm 70 tầng, cao 259m.
Ở Liên xô từ những năm 30 bắt đầu xây dựng nhà ở cao tầng. Thập kỷ 50 khánh
thành trường đại học Lomonosov có nhà chính 36tầng, cao 239,5m trong đó có
22.000căn phòng. Năm 1961, ở Moscow xây dựng khách sạn Ucraina 34 tầng, cao 198m
và nhiều nhà cao tầng khác. Năm 1955 tại Varsava khánh thành cung văn hoá khoa học (I
palac Kultury I Nauki) 42 tầng, cao 241m.
Ở Liên Xô và các nước Đông Âu trong một thời gian dài vài thập kỷ, đã sử dụng
một cách có kế hoạch phương pháp công nghiệp hoá xây dựng nhà ở tấm lớn trong đó có
nhà ở cao tầng chiếm một tỷ lệ nhất định. Nhà ở cao tầng ở Liên Xô chiếm tỷ trọng 7,9%
(năm 1975) tăng lên đến 15% (năm 1985-1990).Vào những năm 80 nhà ở xây dựng mới
ở Moscow thường từ 9 đến 25 tầng, bình quân là 16 tàng. Ở Đông Âu, nhà ở trên 9 tầng
chiếm tỷ trọng từ 12-32%. tại một số đô thị lớn tỷ trọng đó còn cao hơn như ở Budapest
lên tới 80%.
Tại châu Phi, ở Nam Phi, nhà cao tầng nhất là ngôui nhà Carlton Center 50 tầng,
cao 220m, ở Ai Cập và các nước Bắc Phi, ven Địa Trung Hải, cũng xây dựng rất nhiều
nhà khách sạn cao tầng. Austraylia cũng đã xây dựng nhiều nhà cao tầng thương mại và
văn phòng làm việc. Ví dụ: ở Sydney có trung tâm MLC 70 tầng cao 240m. Ở Melbourg
có ngôi nhà Riollo Center 70 tầng cao 243m là những điển hình có thể nêu lên.
Nhật Bản do phải chịu tác động của động đất và gió bão rất ác liệt nên có một thời
gian dài quy định nhà cao tầng không vượt quá 31m. Sau khi đã tiến hành nghiên cứu sâu
sắc về các biện pháp khoa học phòng chống gió bão và động đất, đi đến loại trừ hạn chế
nói trên và từ năm 1964 trở đi nhà cao tầng được phép phát triển. Đến năm 1981 đã có 47
ngôi nhà có chiều cao vượt quá 100m (siêu cao) trong đó phải kể đến ngôi nhà Shunshine

60, ở Tokyo 60 tầng, cao 226m, xay dựng năm 1978.
Ở vùng Đông Nam Á, Singapore là nước nhỏ, mật độ dân số cao, kinh tế phát đạt
nên nhà cao tầng xây dựng rất tập trung; nổi bật là ngôi nhà Overseas Union Bank 63
tầng cao 280m; Singapore Treasurry 52 tầng cao 235m; Roffles City Hotel 70tầng cao
226m. Malaysia có ngôi nhà TAR (Tun Abdul Razak Building) 61 tầng cao 232m và tháp
đôi Petronas cao 251,9m - một thời nổi tiếng là cao nhất thế giới - cắt băng khánh thành
tháng 8/1999.
Sau chiến tranh Tiều Tiên, cả hai miền Bắc và Nam (Hàn Quốc) trong cuộc tái
thiết quy mô lớn, nhà cao tầng cũng có điều kiện phát triển mạnh. Tại Bình Nhưỡng trên
đống đổ nát do chiến tranh để lại, từ những năm 70 thế kỷ trước mọc lên đại lộ Thiên Lý
Mã chủ yếu là nhà cao tầng từ 8 đến 18 tầng. Đến những năm 80 đại lộ Quang Phục nhà
cao tầng từ 8 tầng đến 42 tầng. Khách sạn Liễu Kinh 105 tầng cao 305m đã khánh thành.
Tại Hán Thành năm 1985 xây dựng xong ngôi nhà Korea Ins. Co. 63 tầng cao 233m.
Tại Trung Quốc, tròng thời gian 30 năm lại đây, cải cách mở cửa, kinh tế phồn
vinh, nhà cao tầng mọc lên như nấm ở các thành phố Bắc Kinh, Thượng Hải, Quảng
Châu, Thâm Quyến, Thiên Tân, Thẩm Dương, Lan Châu, Thạch Gia Trang, Vũ Hán, Tây
An, Từ Châu, từ đó lan truyền sang hầu hết các đô thị lớn của địa lục, trong đó có rất
nhiều nhà siêu cao (>100m).
Ở Việt nam ta, trong 20 năm đổi mới, tại các đô thị lớn, đặc biệt là ở Hà Nội và
TP. Hồ Chí Minh nhà cao tầng cũng có những bước phát triển mạnh. Hằng trăm ngôi nhà
cao tầng được sử dụng làm văn phòng làm việc, khách sạn, ngân hàng, trung tâm thương
mại và hàng chục khu nhà ở chung cư cao tầng cũng đua nhau mọc lên với đà đổi mới,
với nhịp điệu tăng trưởng của nền kinh tế. Đây là hiện tượng chưa từng có, chứng minh
sức sống mãnh liệt của công cuộc hiện đại hoá, đô thị hoá trên cả hai miền đất nước
thống nhất.
II. Những ưu điểm của việc xây dựng nhà cao tầng
Nhà cao tầng ra đời và phát triển ngày càng mạnh mẽ trên thế giới cũng như trong
nước ta bởi lẽ thực tiễn đã chứng minh được những ưu điểm của nó.
1. Tiết kiệm đất xây dựng
Tiết kiệm đất xây dựng là động lực chủ yếu thúc đẩy việc phát triển nhà cao tầng

trong đô thị. Kinh tế đô thị phát triển và sự tập trung dân số đã đặt ra yêu cầu đối với nhà
ở nói riêng và kiến trúc đô thị nói chung. Đất xây dựng ngày càng khan hiếm; do đó biện
pháp giải quyết là ngoài việc mở rộng thích đáng quy mô thành phố ra, còn phải tập trung
suy nghĩ vào vấn đề làm sao trong một diện tích hữu hạn có thể tạo nên được càng nhiều
nơi cư trú. và hoạt động tốt của con người. Kinh nghiệm của các nước trên thế giới đều
chỉ rõ, trong các khu nhà ở nếu ta xây một tỷ lệ nhất định nhà cao tầng thì so với phương
án xay toàn bộ chỉ là nhà nhiều tầng thôi, có thể tăng thêm được từ 20 đến 80% diện tích
sử dụng. Còn trong những khu vực trung tâm phồ hoa của đô thị, nếu ta xây dựng nhà cao
tầng để làm thương nghiệp và dịch vụ thì so với phương án chỉ xây nhà nhiều tầng thôi,
cũng có thể tăng diện tích sử dụng lên nhiều lần, và rõ ràng là có thể tiết kiệm một cách
có hiệu quả việc sử dụng đất.
2. Thuận lợi cho sản xuất, làm việc và sử dụng
Nhà cao tầng làm cho môi trường sản xuất, làm việc và sinh hoạt của con người
được không gian hoá cao hơn, các mối liên hệ theo phương nằm ngang và theo phương
thẳng đứng có thể kết hợp lại, rút ngắn khoảng cách của các điểm, tiết kiệm thời gian,
nâng cao hiệu suất thuận lợi cho sử dụng. Ví dụ: trong một khách sạn nếu các phòng ngủ,
phòng ăn, phòng công cộng, phòng làm việc, gara xe cộ được bố trí riêng trong một số
tầng thì không những mất đi một diện tích chiếm đất rất lớn mà còn dẫn đến nhiều bất
tiện lớn cho khách và cho người quản lý khách sạn.
Nếu ta tập trung xây một khách sạn cao tầng thoả mãn đầy đủ các chức năng ấy,
thì có thể giải quyết được mâu thuẫn trong sử dụng và quản lý khách sạn. Đối với các
ngành công nghiệp nhẹ và trung tâm kỹ thuật cao, nếu ta đem các gian xưởng, các kho
nguyên liệu và thành phẩm, các hệ thống sinh hoạt và quản lý đều bố trí ở trên mặt đất,
thì thời gian trung chuyển phi sản xuất và phí tổn quản lý chiếm tỷ trọng lớn. Còn khi tập
trung cả trong một ngôi nhà cao tầng thì có thể rút ngắn khoảng cách vận hành cuả các
loại thiết bị đường ống và quá trình sản xuất, để từ đó hạ thấp giá thành sản xuất.
3. Tạo điều kiện để phát triển loại nhà đa năng
Để giải quyết rất nhiều mâu thuẫn trong quá trình làm việc, cư trú và sinh hoạt
của con người trong không gian phát triển của đô thị, đòi hỏi phải thoả mãn các nhu cầu
sử dụng khác nhau trong một ngôi nhà. Ví dụ, đối với cư dân, ngoài nhu cầu về ở ra,

người ta còn phải mua bán hàng ngày những đồ dùng sinh hoạt dưới dạng các vật phẩm
khác nhau. Ngoài ra còn cần các dịch vụ công cộng khác nữa. Vì vậy, ngoài việc xây
dựng nhà ở ra còn cần phải xây dựng các công trình thương nghiệp và dịch vụ khác ở
chung quanh đó. Nếu ta đem kết hợp hai loại hình trên với nhau mà bố trí những không
gian lớn tại các tầng dưới của nhà ở để sử dụng làm thương nghiệp và dịch vụ, thì rõ ràng
là vừa tiết kiệm sử dụng đất vừa làm cho sinh hoạt của người dân thêm thuận tiện. Trong
các khu vực trung tâm của đô thị, loại nhà đa năng như vậy rất cần thiết. Ở các tầng bên
trên của nhà, người ta bố trío các nhà ở và phòng ngủ khách sạn; ở các tầng giữa, bố trí
văn phòng làm việc, ở các tầng bên dưới đất, sử dụng để làm gara xe cộ, kho tàng Như
vậy, càng có lợi hơn trong việc làm dịu căng thẳng và mật độ giao thông đô thị, giảm bớt
áp lực của nhu cầu ở và giải quyết mâu thuẫn của việc thiếyu đất đai xây dựng, có lợi cho
sản xuất và làm việc của người dân.
4. Làm phong phú diện mạo của đô thị
Căn cứ vào đặc điểm káhc nhau của đô thị vùng đất xây dựng, tiến hành thiết kế
quy hoạch một cách tỷ mỷ khoa học, bố trí các ngôi nhà cao tầng với hình khối, diện mạo
khác nhau có thể hình thành đường siluoét hấp dẫn của thành phố. Một số nhà cao tầng
đột xuất vươn lên như điểm nhấn, tạo nên cảnh quan và dáu ấn đặc sắc của thành phố. Ví
dụ: những ngôi nhà cao tầng xuất hiện tại Hà Nội và TP. HCM trong hai thập kỷ lại đây
đã trở thành bộ phận cấu thành quan trọng của hai thành phố lớn của đất nước trong thời
hiện đại.
Nhà cao tầng cho phép ta dành được càng nhiều diện tích đất cho những khoảng
không gian thoáng đãng để làm xanh hoá thành phố, cho những công trình vui chơi giải
trí, còn đóng góp vào việc làm đẹp cảnh quan môi trường đô thị. Trên đỉnh một số ngôi
nhà cao tầng nhất ta còn có thể bố trí tầng “Panorama” chuyển động để làm nơi tham
quan giải trí công cộng cho các du khách có nhu cầu thưởng ngoạn thành phố, thúc đẩy
du lịch phát triển.
Chương 2: ĐĂC ĐIỂM NHÀ CAO TẦNG VÀ YÊU CẦU KHI THIẾT KÊ
Một điều ta cần lưu ý đặc biệt là nhà cao tầng không chỉ là phép cộng đơn giản
những ngôi nhà thấp tầng, nhiều tầng được ghép lại với nhau mà nó là một thể loại công
trình đặc biệt, có đặc trưng riêng, trong thiết kế và xây dựng đặt ra những yêu cầu về các

mặt kiến trúc, kết cấu, phòng chữa cháy, thiết bị mà ta phải nghiên cứu giải quyết một
cách thấu đáo và nghiêm túc.
1. Về mặt kiến trúc
a. Nhà cao tầng do chiều cao đạt đến mức trong ngôi nhà cần phải có thang máy là công
cụ giao thông thẳng đứng chủ yếu, đồng thời cùng với việc sử dụng thang máy, đòi hỏi
phải tổ chức tương ứng hệ thống giao thông công cộng thuận tiện, an toàn, kinh tế. Vì
vậy, nhân tố ảnh hưởng nhiều đến việc bố cục mặt bằng và tổ hợp không gian của nhà
cao tầng.
b. Do yêu cầu của những thiết bị chuyên dùng cho nhà cao tầng, đòi hỏi phải bố trí tầng
thiết bị ở tầng trệt và ở một số cao trình khác nhau, bố trí buồng máy của thang và bể
chứa nước ở trên đỉnh của nhà. Việc bố cục mặt bằng và mặt đứng của nhà phải thỏa mãn
yêu cầu của quy phạm phòng cháy, chữa cháy
c. Do yêu cầu phải chôn ngàm vào trong đất nền của nhà cao tầng, thông thường phải đưa
từ một tầng đến một số tầng xuống dưới đất để làm tầng hầm. Chúng ta có thể sử dụng
làm tầng thiết bị gara xe cộ, phòng bảo vệ và các phòng phụ trợ khác.
d. Chủ thể của nhà cao tầng là các tầng tiêu chuẩn với các công năng sử dụng riêng như:
phòng ở, phòng khách, phòng làm việc, lớp học, phòng bệnh nhân có chiều cao, bước
gian, chiều sâu và mặt bằng bố cục thống nhất.
e. Nhà cao tầng có chiều cao lớn, vóc dáng đồ sộ là lý do khiến người kiến trúc sư phải
xử lý tốt khâu tạo hình kiến trúc và trang trí hoàn thiện mặt ngoài.
f. Đối với những nhà cao tầng có các công năng sử dụng khác nhau thì cần phải giải quyết
những vấn đề liên quan khác nhau. Ví dụ: nhà ở cao tầng đòi hỏi chú ý giải quyết tốt vấn
đề thoát khói ở bếp, xử lý rác rưởi, bố cục hành lang, lô gia, ban công, quản lý an toàn và
những vấn đề như hòm thư cho các căn hộ, điện thoại công cộng, sân chơi cho trẻ em
Khách sạn cao tầng lại cần xử lý tốt các khâu: tiếp đón, phòng ngủ, phòng ăn uống, hoạt
động công cộng và quản lý hậu cần cũng như những mối quan hệ công năng khác trong
nội bộ.
2. Về mặt kết cấu
a. Cường độ:
Khi tính toán chịu lực của kết cấu nhà thấp tầng và nhiều tầng, chủ yếu ta xét đến tải

trọng thẳng đứng bao gồm trọng lượng bản thân kết cấu và hoạt tải. Còn khi tính toán
chịu lực của kết cấu nhà cao tầng, ngoài việc xem xét đến tải trọng thẳng đứng ra, ta còn
cần đặc biệt chú ý đến các tải trọng
nằm ngang gây nên bởi lực gió và
lực động đất (tại những vùng có
động đất). Tải trọng thẳng đứng chủ
yếu làm cho kết cấu chịu nén và tỷ lệ
thuận với chiều cao của ngôi nhà do
tường hoặc cột gánh chịu. Tải trọng
nằm ngang tác động lên ngôi nhà
làm việc như kết cấu công son, chủ
yếu sinh ra mômen uốn và lực trượt,
mô men uốn tỷ lệ thuận với bình
phương của chiều cao nhà (xem hình 1)
Ta có: áp lực thẳng đứng N= ωH. Khi sơ đồ tải trọng nằm ngang là hình tam giác
ngược:
qH
2
Mômen uốn M =
3
qH
2
Khi sơ đồ tải trọng nằm ngang hình chữ nhật: Mômen uốn M =
2
Trong các công thức trên:
ω: Tải trọng thẳng đứng /mét dài;
q : Tải trọng nằm ngang/mét dài;
H : Chiều cao ngôi nhà (m)
Mômen uốn sinh ra lực kéo và lực nén trong kết cấu.
Khi ngôi nhà có chiều cao vượt quá một trị số nhất định, lực kéo do tải trọng nằm

ngang sinh ra vượt quá lực nén do tải trọng thẳng đứng sinh ra, thì một bên của ngôi nhà
dưới tác động của lực gió hoặc lực động đất có thể nằm trong trạng thái chịu kéo và chịu
nén có tính chu kỳ.
Với những ngôi nhà cao tầng không đối xứng và có hình dạng phức tạp, ta còn
cần phải xét đến trạng thái chịu xoắn của kết cấu.
Phân tích như trên để thấy đối với nhà cao tầng ta phải xét đầy đủ các loại trạng thái chịu
lực của kết cấu để bảo đảm cho nó có đủ cường độ, đồng thời tránh được những lãng phí
không cần thiết.
b. Độ cứng:
Đối với nhà cao tầng, không chỉ đòi hỏi phải bảo đảm cường độ của kết cấu mà còn
đòi hỏi bảo đảm độ cứng và ổn định của nó. Phải khống chế được chuyển vị nằm ngang
của kết cấu. Chuyển vị nằm ngang của các tầng sàn do tải trọng nằm ngang sinh ra tỷ lệ
thuận với luỹ thừa bậc 4 của chiuều cao tương ứng của sàn. Khi sơ đồ tải trọng nằm
ngang là hình tam giác ngược, ta có:
11qH
4
Δ =
120EJ
Khi sơ đồ tải trọng nằm ngang là hình chữ nhật (tức phân bố đều), ta có:
qH
4
Δ =
8EJ
Trong các biểu thức trên:
Δ : chuyển vị nằm ngang;
E : Mô đun đàn hồi của vật liệu
J : Mômen quán tính của tiết diện;
Do đó, khi chiều cao của nhà cao tầng càng tăng lên thì sự gia tăng của chuyển vị nằm
ngang của nó nhanh hơn nhiều so với sự gia tăng cường độ. Khi chuyển vị nằm ngang
của nhà quá lớn, con người sống trong nhà sẽ cảm thấy khó chịu, ảnh hưởng không tốt

đến sinh hoạt và làm việc; có thể làm biến dạng quỹ đạo của thang máy, khiến cho các
tường xây lấp khung hoặc các tường trang trí bị nứt rạn, rời rạc và cũng có thể làm cho
kết cấu chính của ngôi nhà xuất hiện vết nứt.
Chuyển vị bnằm ngang gia tăng thêm bước nữa có thể tạon nên các nội lực bổ sung trong
các cấu kiện của nhà, gây ra sự phá hoại nghiêm trọng trong ngôi nhà thậm chí còn làm
cho nó bị sụp đổ cục bộ hoặc toàn bộ.
Chính vì lẽ đó, ta phải khống chế chuyển vị nằm ngang bao gồm
chuyển vị giữa các tầng liền kề và chuyển vị tại điểm đỉnh của ngôi
nhà. Tỷ số giữa chuyển vị tương đối của hai tầng liền kề của ngôi
nhà trên chiuề cao của tầng δ/h cũng như tỷ số giữa chuyển vị nằm
ngang của điểm đỉnh của ngôi nhà trân tổng chiều cao của nó Δ /H
phải khống chế trong khoảng từ 1/400 ~ 1/1200 tuỳ thuộc vào các
loại hình kết cấu khác nhau và các loại tải trọng nằm ngang khác
nhau (xem hình 2)
Hình 2 : Chuyển vị nằm ngang của ngôi nhà.
c. Độ dẻo:
Ngoài những đòi hỏi về cường độ và độ cứng đã nói ở trên, những ngôi nhà cao tầng nằm
trong vùng có yêu cầu kháng chấn (chống động đất) còn cần phải có độ dẻo nhất định sao
cho ngôi đó dưới tác động của động đất lớn, khi một bộ phận nhất định nào đó rơi vào
trạng thái của giai đoạn khuất phục (chảy dẻo) rồi, vẫn còn khả năng biến dạng dẻo và
thông qua biến dạng dẻo để hấp thu năng lượng động đất, khiến cho kết cấu ngôi nhà vẫn
duy trì được khả năng chịu lực nhất định chứ không đổ sụp ( xem hình 3)
Hình 3: Độ dẻo của kết cấu.
Độ dẻo của kết cấu được biểu thị qua hệ số độ dẻo μ.
Thông thường hệ số này dùng tỷ số giữa chuyển vị của
điểm tải trọng cực đại Δu và chuyển vị của điểm khuất
phục Δy thể hiện:

Δu
μ =

Δy
Đối với kết cấu bê tông cốt thép, thông thường trị số μ yêu cầu không được nhỏ hơn
3 ~ 5
d. Độ bền vững:
Yêu cầu về độ bền vững đối với nhà cao tầng khá cao. Trong quy phạm của nhà
nước ta, phân ra 4 cấp về niên hạn bền vững đối với nhà dân dụng. Niên hạn bền vững
cấp một là trên 100 năm, thích hợp với nhà cao tầng và các ngôi nhà quan trọng.
e. Móng:
Tải trọng thẳng đứng và tải trọng nằm ngang mà kết cấu bên trên của nhà cao tầng
phải gánh chịu là rất lớn và các loại tải trọng đó rốt cuộc phải truyền xuống nền đất thông
qua tầng hầm và móng nhà. Do đó, việc lựa chọn hình dáng của móng và độ sâu chơn
móng của nhà cao tầng khác với nhà thấp tầng và nhà nhiều tầng. Ta phải căn cứ vào tải
trọng bên ngồi, loại hình kết cấu, tình hình đất nền và điều kiện thi cơng cụ thể để xem
xét một cách tổng hợp, cân nhắc tỷ mỷ để chọn dùng loại móng bè, móng hộp hoặc các
loại móng cọc khác nhau trong từng trường hợp.
Để bảo đảm ổn định của nhà cao tầng và thoả mãn u cầu biến dạng của đất nền,
móng của nhà cao tầng phải có một độ sâu chơn trong đất nhất định. Khi sử dụng nền
thiên nhiên đặt móng thì chiều sâu đó khơng được nhỏ hơn 1/12 chiều cao ngơn nhà. Khi
sử dụng móng cọc thì chiều sâu chơn móng khơng được nhỏ hơn 1/15 chiều cao ngơi nhà;
chiều dài của cọc khơng tính trong chiều sâu chơn móng.
Nhà cao tầng trong vài chục năm lại đây đã được đưa đại trà vào thực tiễn xây
dựng ở nước ta. Đã đến lúc những người làm cơng tác xây dựng cần quan tâm tổng kết
những kinh nghiệm thiết kế, thi cơng và những kết quả nghiên cứu khoa học để biên soạn
những pháp quy xây dựng chun dùng liên quan đến các đặc trưng của nhà cao tầng.
làm chuẩn mực cho các hoạt động thực tiễn thiết kế và thi cơng loại hình kết cấu đó.
Chương 3:CÁC HỆ CHỊU LỰC CƠ BẢN CỦA NHÀ CAO TẦNG
A/ Khái niệm nhà cao tầng và phân loại :
* §N: nhµ nhiỊu tÇng lµ nhµ mµ chiỊu cao cđa nã ¶nh hëng ®Õn ý ®å vµ ph¬ng ph¸p thiÕt
kÕ, hay nãi c¸ch kh¸c: 1 c«ng tr×nh ®ỵc xem lµ nhiỊu tÇng t¹i mét vïng hay t¹i mét thêi
®iĨm nµo ®ã nÕu chiỊu cao cđa nã qut ®Þnh c¸c ®iỊu kiƯn thiÕt kÕ, thi c«ng hc sư

dơng kh¸c víi c¸c nhµ th«ng thêng.
* Ph©n lo¹i:
a) Theo chiỊu cao : 4 nhãm :
- Nhµ cao tÇng lo¹i I: sè tÇng 9-16 t, cao 40 -45m
- Nhµ cao tÇng lo¹i II: sè tÇng 17-25 t, cao <80 m
- Nhµ cao tÇng lo¹i III: sè tÇng 26-40 t, cao ≤100m
- Nhµ cao tÇng lo¹i IV: sè tÇng >40 t, cao >100m
b) Theo mơc ®Ých sư dơng:
- Nhµ ë
- Nhµ lµm viƯc, c¸c dÞch vơ kh¸c
- Kh¸ch s¹n
c) Theo h×nh d¹ng:
- Nhµ th¸p
- Nhµ d¹ng thanh
d) Theo vËt liƯu c¬ b¶n ®c dïng ®Ĩ thiÕt kÕ kÕt cÊu chÞu lùc
- Nhµ nhiỊu tÇng b»ng BTCT
- Nhµ nhiỊu tÇng b»ng thÐp
-…cã kÕt cÊu hçn hỵp BTCT & thÐp
B:c¸c kcÊu chÞu lùc c¬ b¶n, c¸c hƯ chÞu lùc chÝnh cđa nhµ nhiỊu tÇng vµ ®Ỉc ®iĨm cđa
tõng hƯ.
a) C¸c cÊu kiƯn chÞu lùc c¬ b¶n:
- CÊu kiƯn d¹ng thanh, dÇm
- CK ph¼ng: têng ®Ỉc hc cã lç cưa, hƯ líi thanh d¹ng dµn ph¼ng, tÊm (sµn) ph¼ng hc
cã sên.
- CK kh«ng gian: lâi cøng vµ líi hép, t¹o thµnh b»ng c¸ch liên kết cÊu kiƯn ph¼ng hc
thanh l¹i víi nhau.
b) C¸c hƯ chÞu lùc chÝnh cđa nhµ nhiỊu tÇng:
T theo c¸ch tỉ hỵp c¸c cÊu kiƯn chÞu lùc cã thĨ chia thµnh 2 nhãm:
* Nhãm c¸c hƯ chÞu lùc c¬ b¶n: chØ gåm mét lo¹i cÊu kiƯn chÞu lùc ®éc lËp: + HƯ khung
+ HƯ têng

+ Hệ lõi
+ Hệ hộp
Nhóm các hệ hỗn hợp: đợc tổ hợp từ 2 hoặc 3 loại cấu kiện cơ bản trở lên:
+Hệ khung + vách
+ Hệ khung + lõi
+ Hệ khung + vách + lõi
c) Đặc điểm của từng hệ:
* - Các hệ chịu lực cơ bản:
1.1/ Hệ khung chịu lực.
Đợc tạo thành từ các ck thanh nh: cột, dầm liên kết cứng tại các nút tạo thành hệ khung
phẳng hoặc khung không gian dọc theo các trục lới cột trên MB nhà.
- Khung BTCT thờng đổ liền khối, vớí nhà cao tầng do thi công phức tạp nên có thể sử
dụng khung BTCT lắp ghép.
- Hệ khung chịu lực thuần tuý có độ cứng uốn thấp theo phơng ngang nên hạn chế sd khi
nhà cao > 40m.
- Sàn các tầng trong nhà khung có vai trò quan trọng trong việc truyền tải trọng ngang.
- S la chn h kt cu ny ph thuc vo cỏc yu t sau õy:
+ Mt bng b trớ ni tht v chc nng mt bng;
+ X lớ kin trỳc mt chớnh to nh ;
+ Giỏ thnh vt t, vt liu xõy dng;
+ Cụng ngh thi cụng xõy dng;
+ Cỏc yờu cu giao thụng theo chiu ng, thang mỏy;
+ Cỏc nhu cu dch v.
+ Chiu cao v t l cõn i ca to nh
Mt kin trỳc s trong quỏ trỡnh thit k ũi hi trỡnh t duy trỡu tng v
dỏng dp, hỡnh khi b ngoi cụng trỡnh, am hiu k thut gia cỏc b mụn
khỏc nhau lm sao cụng trỡnh t c hiu qu m quan, an ton v kinh t.
1.2/ Hệ tờng chịu lực:
- Các cấu kiện thẳng đứng chịu lực của nhà là các tấm tờng phẳng. Dựa váo cách bố trí
tấm tờng chịu tải trọng đứng nhà, chia theo sơ đồ sau:

Tờng dọc Tờng ngang Dọc+ngang
- Các vách cứng chịu cả tải trọng ngang và đứng. Tải trọng ngang truyền vào tấm chịu lực
thông qua hệ sàn đợc xem là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng của chúng.các vách cứng
làm việc nh nhứng dầm công xôn có chiều cao tiết diện lớn.
13/ Hệ lõi chịu lực :
- Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện cứng hoặc hở, nhận các loại tải trọng tác động lên
công trình và truyền chúng xuống nền đất. Không gian trong lõi để bố trí thiết bị vệ sinh
theo phơng thẳng đứng hoặc các đờng ống kỹ thuật.
14/ Hệ hộp chịu lực:
- Các bản sàn đợc gối vào kết cấu chịu tải nằm trong mặt phẳng tờng ngoài mà không cần
gối trung gian khác bên trong.
2 - Các hệ chịu lực hỗn hợp:
H kờt cu nychu ti trng thiờn nhiờn nh ti trng giú, lc ng t bao
gm kt cu khỏc nhau sau õy:
- Vỏch cng chu mụment un, xon v tng chu ct, cng ngang tng
i ln, Nhng khong cỏch ca vỏch nh,khụng gian mt bng s dng b
hn ch, kt cu ny dựng nhiu cho chung c cn h, khỏch sn, c xỏ sinh
viờn (H/B< 6).
- Khung ct dm, khung ct tr khụng dm, khung chu moment, cng
ngang kt cu nh (H/B < 4). Kt cu khung khụng gian ln b trớ ti tng
di vỏch cng cỏc tng trờn: Chõn cỏc tng-vỏch cng ca kt cu vỏch
khụng kộo di sut ti ỏy sn tng trt dựng lm ca hng hoc mt s tng
hm phn cui garage ụtụ. ỏp ng yờu cu chng ng t, tit din
dm v ct tng i ln, b trớ ct thộp tng i nhiu (m > 4%)
- Gin cng to thnh bi khung ct ni hai dm song song ti nh v chõn
ct ti mt tng no ú to thnh, cú tỏc dng truyn ti ngang t khung ngoi
ct biờn vo lừi cng b trớ dng ng ti trung tõm mt bng kt cu.Tng b
trớ gin cng gi l tng cng, núi chung khụng nhiu hn 3 tng cng:
thũng tng mỏi,v trớ ti 1/3H v 2/3H (H l chiu cao cụng trỡnh)
- H t hp - kt cu lừi dng ng ti gia mt bng kiu ht nhõn v cỏc vỏch

cng chu ct+ khung chu moment bao quanh lừi dng ng khụng gian ln l
ly li th ca lừi b xung cho bt li ca khung. H kt cu Cụng trỡnh ny
va cú khụng gian s dng ln ,va cú tớnh nng chng lc ngang cao
21/ Hệ khung - vách.
Hệ này đợc sử dụng phổ biến do:
+ Phù hợp với hầu hết các giải pháp kiến trúc nhà cao tầng.
+ Có khả năng tiếp thu tốt tải trọng gió và động đất.

22/ Hệ tờng - vách:
-Thng s dng với mặt bằng HCN kéo dài, chủ yếu chịu lực theo phơng ngang nhà.
23/ Hệ khung lõi:
- Sử dụng hiệu quả với nhà tơng đối cao và mặt bằng đơn giản.
- Lõi có thể đặt trong hoặc ngoài biên trên mặt bằng.
- Sàn các tầng đợc gối trực tiếp vào lõi, hộp hoặc các hệ cột trung gian. Trong lõi thờng bố
trí thang máy, cầu thang và các hệ thống kỹ thuật.

24/ Hệ lõi- hộp:
- Hệ hộp chịu toàn bộ tải trọng đứng và ngang do sàn truyền vào. không có hoặc có rất ít
các cột trung gian đỡ sàn.

C Nêu khái niệm về sơ đồ giằng và sơ đồ khung giằng
1/ Sơ đồ giằng:
- Khi khung chỉ chịu tải trọng thẳng đứng tơng ứng với diện tích tích truyền tải đến nó.
Còn toàn bộ tả trọng ngang và 1 phần tải trọng thẳng đứng do kết cấu chịu lực cơ bản
khác chịu: lõi, tờng , hộp
- Các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn bé vô
cùng.
( các hệ chịu lực cơ bản, các hỗn hợp tạo thành từ tờng, lõi và hộp chịu lực đều thuộc sơ
đồ giằng)

2/ Sơ đồ khung giằng:
- Khung cùng tham gia chịu tải trọng thẳng đứng và ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản
khác.
- Khung có liên kết cứng tại nút.( hệ khung chịu lực xếp vào sơ đồ khung- giằng)
D Nguyên tắc bố trí mặt bằng, mặt đứng và hệ kết cấu chịu lực của nhà nhiều tầng
1/ Bố trí mặt bằng kết cấu:
- Nên chọn mặt bằng đơn giản
- Có trục đối xứng ít nhất là một phơng đối xứng trong cách bố trí các kết cấu chịu lực
nhằm tránh đợc những bất lợi do biến dạng xoắn.
* Khi bố trí kết cấu chịu lực nhà cao tầng chịu tải trọng động đất còn cần chú ý, những
điều sau đây:
- Mặt bằng nên đối xứng theo cả 2 phơng trục nhà.
- Mỗi quan hệ chiều dài (L); chiều rộng công trình(B). độ nhô ra của các bộ phận công
trình (l), vị trí các góc lõm trên công trình cần thoả mãn các yêu cầu trong bảng 1.3
- Với các nhà có mặt bằng kiến trúc phức tạp, có những bộ phận chênh tầng thì phải phân
chia thành những khối nhỏ kết hợp với việc bố trí các khe co giãn nhiệt, khe lún hoặc khe
kháng chắn. Thông thờng các loại khe biến dạng đợc kết hợp làm 1.
2 Bố trí kết cấu theo phơng thẳng đứng:
- Theo phơng đứng kết cấu cũng cần đối xứng về hình học và khối lợng. Cần thiết kế kết
cấu chịu lực có độ cứng đồng đều, tránh sự thay đổi đột ngột theo chiều cao, suy ra tránh
đợc sự bất lợi do tải trọng động
a/ Bố trí khung chịu lực:
- Nên chọn khung đối xứng và có độ siêu tĩnh cao.
- Các nhịp khung nên chọn bằng nhau hoặc chênh 10- 20 % chiều dài.
- Chọn khung sao cho tải trọng tiết diện theo phơng ngang và thẳng đứng đợc truyền trực
tiếp và ngắn nhất xuống móng.
- Khung BTCT trong nhà cao tầng nếu có chèn gạch thì phải chèn các tầng dới trớc. Nếu
phải chèn từ trên xuống thì phải chọn tiết diện dầm, cột tầng dới có độ cứng > tầng trên
nó.
- Tránh thiết kế công xôn, nếu có phải hạn chế độ vơn đến mức tối thiểu và phải kiểm tra

với các dạng giao động.
- Thiết kế cần chọn độ cứng tơng đối của dầm < cột, để tránh trờng hợp cột bị phá hoại tr-
ớc dầm.
b/ Bố trí vách đứng :
- Trong các mặt bằng nhà HCN nên bố trí từ 3 vách trở lên theo cả 2 phơng. vách theo ph-
ơng ngang nên bố trí đều đặn, đối xứng tại các ( vị trí gần đầu hồi cầu thang, gian thang
máy) tại các vị trí có biến thiên hình dạng trên mặt bằng và những vị trí có tải trọng lớn.
- Nên thiết kế các vách giống nhau và bố trí cho tâm cứng của hệ kết cấu trùng với trọng
tâm hình học mặt bằng ngôi nhà.
- Các vách nên có chiều cao chạy suốt từ móng đến mái và có độ cứng không đổi trên
toàn bộ chiều cao hoặc nếu phải giảm thì giảm dần từ dới lên trên
- Không nên chọn vách có khả năng chịu tải lớn mà số lợng ít. Nên chọn vách có khả
năng chịu tải tơng đơng và phân bố đều trên mặt bằng công trình.
- Không nên chọn khoảng cách giữa các vách và từ vách đến biên quá lớn.
- Chiều dày vách 150mm và 1/20 chiều cao tầng.
- Vách cứng theo phơng dọc nhà cần bố trí ở khoảng giữa đơn nguyên.
- Vách cứng theo phơng dọc nhà có thể bố trí thành nhóm hình chữ L, T, I; kết hợp theo
góc vuông.
- Vách cứng theo phơng dọc nhà dài có thể đợc chia thành nhiều đoạn độc lập liên kết với
nhau bằng hệ dầm lanh tô trên ô cửa có chiều cao lớn.
- Các lỗ cửa trên vách cần bố trí đều đặn và thẳng hàng từ trên xuống dới.
3/ Bố trí lõi ống:
Nhà cao > 100m thờng sd hệ chịu lực lõi, ống, ống trong ống. Khung và cột chỉ để giảm
khẩu độ sàn, không tham gia chịu tải trọng ngang.
- Việc thiết kế ống trong ống phải thoả mãn các điều kiện sau:
+ Tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng ống > 3.
+ Khoảng cách giữa cột ống ngoài không nên > chiều cao tầng và không nên < 3m. Mặt
cắt cột ngoài cần dùng dạng CN hoặc chữ T. Diện tích của cột góc có thể dùng vách góc
chữ L hoặc ống góc.
+ Khoảng cách ống trong và ống ngoài khi không tính đến động đất không nên lớn hơn

12m. Tính đến động đất không nên > 10 m. khi cần vựot qua giới hạn này cần dùng hệ
dầm sàn có độ cứng lớn và BTCT ƯLT hoặc sàn BT- thép kết hợp.
E Các giả thiết cơ bản khi tính toán nhà nhiều tầng
- Giả thiết ngôi nhà làm việc nh một thanh công xôn có chân ngàm với độ cứng tơng đơng
độ cứng của các hệ kết câú hợp thành.
- Giả thiết mỗi hệ kết cấu chỉ có thể tiếp thu một một phần tải trọng ngang tỷ lệ với độ
cứng uốn ( xoắn) của chúng, nhng chỉ đợc liên kết chặt chẽ với các hệ khác qua các thanh
giằng có liên kết khớp 2 đầu. Độ cứng của các thanh giằng có giá trị lớn nên có thể xem
nh không bi biến dạng co hoặc dãn dài.
- Giả thiết về hệ kết cấu có cùng một dạng đờng cong uốn. gt này chỉ thích hợp cho các
nhà chỉ có một khung hoặc vách hoặc lõi. Với nhà hệ khung-vách- lõi. đờng cong uốn của
mỗi hệ khác nhau trong cùng 1 sơ đồ tính toán
G Sơ đồ tính toán của nhà nhiều tầng:
1/ Sơ đồ phẳng tính toán theo 2 chiều:
Dùng phổ biến cho hệ kết cấu khung- vách phẳng.
q
x
q
y
v
1x
k
x
V
2y
k
y
k
y
v

1x
v
1x
v
1x
v
1y
v
1
k
x
Vách
v
1y
q
y
2 khung
k
y
Vách
v
2y
2 khung
k
x
2 Vách
v
1x
q
x

2/ Sơ đồ tính toán 3 chiều:
-Thờng sử dung cho tính toán nhà có mặt bằng phức tạp.
-Theo các giả thiết về liên kết và các quan niệm về khả năng tiếp thu các tải trọng ngang
của từng hệ còn có thể phân chia thành các sơ đồ khung giằng và sơ đồ giằng.
3/Tiờu chun thit k kt cu
Mục đích của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu là sự lựa chọn hệ kết cấu sao cho đủ
bền vững để chịu được tất cả các loại tải trọng và tác động thiên nhiên (tải
trọng đặc biệt), kết cấu đủ cứng để bảo đảm biến dạng ngang nằm trong giới
hạn cho phép và một cách cơ bản thuyết phục Chủ đầu tư yên tâm về kinh tế.
Các vấn đề mà nội dung tiêu chuẩn phải xét đến là:
1/ Các loại tải trọng gồm: tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng gió, lực động đất,
2/ Độ bền và ổn định của hệ kết cấu,
3/ Độ cứng và độ chuyển dịch ngang toà nhà trong giới hạn cho phép,
4/ Tiêu chuẩn nhân văn là con người sinh sống vẫn cảm giác dễ chịu ngay khi
nhà bị dao động do lực thiên nhiên tác động,
5/ Các yếu tố môi trường: nhiệt độ, co ngót, từ biến vật liệu.
6/ Phòng chống cháy, nổ
7/ Độ lún lệch và lún đều của móng
8/ Tác động tương hỗ giữa độ cứng kết cấu trên mặt đất và nền móng dưới
mặt đất.
4/Nhà cao tầng chịu các tải trọng tổ hợp:
A. Tải trọng gió
Tải trọng gió tác động lên nhà cao tầng được bắt nguồn từ các yếu tố sau đây:
1/ Thành phần tải trọng gió tĩnh trung bình (một cách tổng quát nó phụ thuộc
trực tiếp vào vận tốc gió và chiều cao nhà tính từ trên mặt đất và vùng qui
hoạch các công trình lân cận, chu kì lặp lại, địa điểm xây dựng và hình dáng
bên ngoài toà nhà)
2/ Vận tốc gió thổi thẳng góc vào mặt đứng toà nhà trên suốt chiều cao
3/ (Xét thành phần gió động) nếu như chu kì gió thổi nhỏ hơn tần số dao động
toà nhà

4/Có thành phần gió động do nguyên nhân lắc lư, đu đưa của toà nhà.
Tải trọng gió là nguyên nhân chính làm
cho toà nhà dao động và rung chuyển đến biên độ cực hạn khi hướng gió thổi
thẳng góc vào mặt ngoài toà nhà, nguyên nhân do:
áp lực gió thổi không đối xứng hoặc kết cấu mặt bằng toà nhà không đối xứng
Gió thổi theo một hướng hoặc gió thổi đổi chiều hỗn loạn tứ phương
Dông lốc xoáy
Vùng lân cận toà nhà gần các công trình khác
Công trình thiết kế chịu tải trọng gió là nhằm bảo đảm không làm tăng cảm
giác khó chịu cho con người sinh hoạt,làm việc ở trong toà nhà khi kết cấu toà
nhà bị dao chuyển do gió bão tác động .
Ở Bangkok hiện lưu hành hai tiêu chuần tải trọng gió khác nhau:
1/ Tiêu chuẩn tải trọng gió BMA áp dụng rất đơn giản,
2/ Tiêu chuẩn tải trọng gió EIT một cách tổng quát soạn theo tiêu chuẩn
Canada trên cơ sở hợp pháp. Tải trọng gió ở Bangkok tính toán tác động toàn
bộ lên nhà cao tầng theo BMA là nhỏ hơn khoảng 40% theo EIT .
B. Tải trọng động đất
Bản thảo tiêu chuẩn Động đất Thái Lan vẫn đang được lưu hành. Một số
khách hàng (Chủ đầu tư) tán thành có thể áp dụng tiêu chuẩn này, song
Bangkok theo phân vùng động đất thì chỉ nằm vào vùng 1. Có hai phương
pháp chính được dùng để xác định tải trọng động đất cho công trình:
1. Phân tích cân bằng tĩnh lực,
2. Phân tích động lực học.
Xác định cân bằng tải trọng tĩnh phụ thuộc
vào các yếu tố sau (Các yếu tố này thay đổi theo mỗi tiêu chuẩn mỗi quốc
gia): R W(Sự đối phó, phản ứng),W (tĩnh tải) Z (vùng động đất), S (Điều kiện
đất nền), I (tầm quan trọng công trình), T (chu kì dao động )
Đối với dạng công trình bố cục mặt bằng không đối xứng thì phải áp dụng
phương pháp phân tích động học công trình. Đối với kết cấu đặc biệt, thời
gian - lịch sử thì áp dụng phương pháp phân tích gia tốc theo tài liệu ghi lại

qua mỗi trận động đất tại móng công trình lân cận.
Đối với toà nhà cao trên 80m thì áp dụng phương pháp phân tích phổ phản
ứng đàn hồi để tính kết cấu. Lực cắt cơ bản được xác định từ phân tích cân
bằng tĩnh. Điều quan tâm đối với Thiết kế kết cấu, đặc biệt phải tạo ra kiểu
sàn gấp hay tầng mềm kết cấu làm việc không liên tục/ lực kháng .
Chương 4: CÁC HỆ GIẰNG THÉP TRONG KẾT CẤU NHÀ
CAO TẦNG CHỊU TẢI TRỌNG NGANG
Công trình cao tầng giống như một cái cây vô cùng cao lớn, ảnh hưởng của áp lực gió với
nó rất lớn, đối với những công trình cao 50 tầng trở lên, khả năng chống gió của nó trở
thành một trong những vấn đề nan giải chủ yếu trong quá trình thiết kế.Ngoài giải pháp
về kiến trúc là lựa chọn kiến trúc công trình hợp lí để chống lại tác dụng của tải trọng
ngang thì giải pháp về kết cấu giằng thép giúp chúng ta giải quyết được vấn đề này.
Ta có bảng so sánh hệ thống giằng thép và số tầng tương ứng
. So với vách và lõi BTCT chỉ bố trí cốt mềm (cốt thép thường), vách khung giằng thép -
bêtông liên hợp thường có tiết diện nhỏ hơn, mở rộng không gian sử dụng mặt bằng nhà
cao tầng, nhất là ở các tầng thấp.
Các tầng trên lực cắt nhỏ, có thể bớt hoặc không dùng hệ giằng.
Nếu cao ốc có bình đồ hình vuông, các hướng chịu lực ngang đều bình đẳng, nên hệ
giằng cũng vì thế mà bố trí theo cả hai hướng. Nhưng nếu bình đồ hình chữ nhật có chiều
dài gấp nhiều lần chiều rộng nhà, cũng có thể chỉ cần bố trí hệ giằng theo chiều ngang .
Hệ sàn tầng coi như tuyệt đối cứng trong mặt phẳng nằm ngang. Các tải trọng ngang giả
định tập trung tại cao độ sàn và phân bố lực cắt cho các cột và hệ giằng theo tỷ lệ độ
cứng. Không nhất thiết mọi khoang đều bố trí giằng chống.
Trên mặt bằng, hệ giằng đứng cần bố trí theo cả 2 hướng. Trong nội thất các hệ giằng này
thường là những trở ngại cho vấn đề bố trí mặt bằng kiến trúc. Cho nên cũng cần chú ý
một số nguyên tắc sau :
- Hệ giằng không được bố trí tại những vách ngăn tạm, vì không thể di chuyển hoặc thay
đổi trong quá trình khai thác sử dụng công trình.
- Hệ giằng mặt ngoài của cao ốc phải kết hợp với ý tưởng về kiến trúc mặt đứng của công

trình.
- Hệ giằng phải kết hợp với quy hoạch giao thông nội bộ trong từng sàn tầng, tương ứng
với phương án bố trí cầu thang bộ thoát hiểm, giếng thang máy v.v
Tốt nhất là bố trí hệ khung giằng tại các tường hành lang cố định không trổ cửa; tại
những ngăn dành riêng để bố trí các trang thiết bị phòng chữa cháy; xung quanh giếng
thang máy; tum cầu thang bộ, hoặc các mảng tường đặc không ảnh hưởng tới các ô cửa,
tường khung kính hoặc các khoảng trống khác. Đối với cấc tường đầu hồi thường không
lắp khung kính, có thể giằng toàn bộ chiều rộng nhà; nếu có trổ cửa, chẳng hạn có hàng
cửa sổ đầu hành lang giữa, chỉ giằng phần tường hồi của hai ngăn buồng hai bên.
Đối với khu vực không lắp kính của tường bao xung quanh, hệ giằng đứng nên bố trí
rộng tối đa, có thể phối hợp với kiến trúc mặt đứng, giằng xen vào những chỗ không lắp
các ô kính.
Đôi khi còn dùng hệ giằng ngang trên tầng đỉnh hoặc tại các tầng lưng chừng của khung
nhà cao tầng và được gọi là giằng mũ và giằng lưng để tăng cường độ cứng chung của
cao ốc, giảm bớt chuyển vị ngang.
Về độ cứng, hệ giằng đứng có tác dụng như một hệ tăng cường rất hiệu quả và kinh tế.
Độ cứng của hệ giằng còn có thể tăng thêm nếu các nút liên kết trong dàn giằng là những
liên kết cứng.
Về sơ đồ chịu lực ngang, dàn đứng là những kết cấu côngxon được ngàm tại móng. Nếu
hai cột (tức thanh cánh của dàn giằng) gần nhau, độ mảnh của kết cấu dàn côngxon sẽ
lớn, do đó chuyển vị khi dao động ngang cũng sẽ lớn. Trái lại, hệ giằng với các cột cách
nhau càng xa thì chuyển vị ngang của đầu côngxon càng giảm. Vậy giải pháp phát triển
hệ giằng theo hướng mở rộng chiều ngang ra toàn bộ chiều rộng cao ốc là một trong các
phương án hữu hiệu.
Độ mảnh của dàn giằng đứng còn được cải thiện nếu bổ xung thêm các dàn giằng nằm
ngang vươn ra tới cột ngoài cùng (cột biên), tạo điều kiện cho các hàng cột đó cùng tham
gia vào độ cứng chung của công trình. Nếu thay dàn này bằng những dầm đặc có chiều
cao khá lớn, bằng 1;2 hay nhiều tầng, cũng sẽ thu được hiệu quả tương tự.
Về nguyên tắc, trong các thanh cánh của dàn giằng, tức là trong các phần tử cột tương
ứng, sẽ xuất hiện lực dọc trục khi dàn chịu tải trọng đứng cũng như tải ngang, do đó sẽ

bất lợi cho cả chân cột chịu nén (do mất ổn định), cũng như đối với chân cột chịu kéo (do
lực nhổ có thể lớn hơn lực nén). Vậy nếu hệ giằng có chân khá rộng, móng sẽ chịu tải ít
hơn và không cần đối trọng. Nếu chỉ giằng giữa các cột bên trong, với khoảng cách hẹp
hơn, chân cột sẽ phải chịu các lực dọc trục lớn hơn, ảnh hưởng tới cấu tạo của móng.
Về cách bố trí hệ giằng theo mặt đứng nói chung nên giằng qua tất cả các tầng, ít nhất tại
một nhịp khung, nhưng có thể bố trí các khoang giằng tầng nọ chồng lên tầng kia ở cùng
một vị trí nhịp gian, cũng có thể bố trí lệch hoặc so le nhau; như vậy tải trọng ngang
truyền từ các sàn tầng đến từng khoang giằng, sẽ tuần tự đi dần xuống tới móng.
Riêng các hệ dàn chéo, giằng toàn bộ mặt ngoài công trình, còn tham gia truyền các tải
trọng thẳng đứng trực tiếp xuống nền móng.
Về hình dạng kết cấu, có thể phân loại hệ khung giằng theo một số phương án sau :
1/ Hệ giằng chéo chữ X :
Hệ giằng chéo kép hai chiều kiểu chữ X là một hệ kết cấu giằng trực tiếp, có hiệu quả về
kinh tế và kĩ thuật nếu góc xiên gần 45 độ. Mỗi thanh xiên được thiết kế chủ yếu để chịu
kéo theo một chiều gió thổi nhất định, do đó tiết diện thanh có thể cấu tạo đơn giản :
chẳng hạn tiêt diện thanh là thép góc, thép máng hoặc thép tấm v.v Tỉ số độ cứng ngang
của hệ giằng trên trọng lượng vào loại khá tốt.
Nhược điểm của hệ là :
- Khó trổ cửa sổ cũng như bố trí cửa ra
vào trong phạm vi giằng chéo;
- Các tường ngăn di động khó bố trí
linh hoạt;
- Các thanh giằng chéo khá dài và
không chịu lực đồng thời;
- Không giảm được nhịp chịu uốn của
dầm sàn;
- Có lúc nhiều thanh không làm việc,
do đó khá tốn vật liệu .
Thông thường hệ giằng chéo chữ X chỉ
phù hợp với các mảng tường đặc,

chẳng hạn giếng thang máy, tum cầu
thang bộ và những bức tường ít hoặc
không trổ cửa và có kích thước hai
chiều gần bằng nhau. Tuy nhiên, nếu
chỉ giằng với kích thước ngang hạn chế
như vậy, sẽ không tăng cường được độ
cứng bao nhiêu.
2/ Hệ giằng thanh chống tam giác (chữ
/\ hoặc \/) :
* Ưu điểm của hệ giằng này là :
- Nhịp của dầm trong khung được chia
đôi, giảm nội lực trong dầm, do đó tiết
kiệm vật liệu cho dầm khá nhiều;
- Các thanh giằng có chiều dài ngắn hơn và
cùng tham gia chịu lực trong nhiều tổ hợp tải
trọng khác nhau;
- Điều kiện mở cửa dễ dàng hơn, nhất là trường
hợp
dùng
các
thanh
giằng
lệch
tâm.
*
Nhược điểm là :
Sử dụng không hiệu quả khi kết cấu bao che là các tấm kính có kích thước lớn;
- Các thanh giằng chéo chủ yếu chịu nén, do đó dễ mất ổn định, tiết diện cần lớn để bảo
đảm có độ mảnh tương đối nhỏ theo yêu cầu quy định.
- Giằng chéo chữ V tuy có ưu điểm là chủ yếu chịu kéo dưới tác dụng của tải thẳng đứng,

nhưng về mặt cấu tạo hệ giằng này không cho phép mở được lối đi trong hành lang hoặc
lối vào thang máy
Khi kết hợp hai hệ giằng chữ V và /\ sẽ được hệ giằng chữ X trong hai tầng nhà, nhưng
với chiều rộng bước cột lớn hơn.
3/ Hệ giằng hình thang :
Hệ có những ưu, nhược điểm sau :